天文学家使用由美国国家科学基金会NOIRLab操作的双子座南望远镜研究强大的伽马射线暴(GRB)，可能已经发现了一种从未见过的毁灭恒星的方式。大多数GRB是由大质量恒星爆炸或中子星合并引起的，而天文学家得出的结论是，这次GRB是由古代星系核心超大质量黑洞周围拥挤环境中恒星或恒星残骸的碰撞引起的。

宇宙中大多数恒星的死亡方式都是可以预测的，这取决于它们的质量。质量相对较低的恒星，比如我们的太阳，会在年老时脱落外层，最终褪色成为白矮星。更大质量的恒星在灾难性的超新星爆炸中燃烧得更亮，死亡得更快，创造出中子星和黑洞等超密度物体。如果两个这样的恒星残骸形成一个双星系统，它们最终也会碰撞。然而，新的研究指出了一个长期假设但从未见过的第四种选择。

在寻找长时间伽玛射线暴(GRB)起源的过程中，天文学家使用智利的双子座南望远镜(美国国家科学基金会NOIRLab运营的国际双子座天文台的一部分)和其他望远镜[1]，在一个古老星系超大质量黑洞附近混乱而密集的区域发现了类似爆破德比的恒星碰撞或恒星残骸的证据。

荷兰内梅亨大学(Radboud University)的天文学家安德鲁·莱文(Andrew Levan)说:“这些新结果表明，在宇宙中一些密度最大的区域，恒星可能会灭亡，在那里它们可能会发生碰撞。”他是《自然天文学》(Nature Astronomy)杂志上发表的一篇论文的主要作者。爱博网站“这对于理解恒星如何死亡和回答其他问题来说是令人兴奋的，比如什么意想不到的来源可能会产生我们可以在地球上探测到的引力波。”

古老的星系早已经过了恒星形成的高峰期，如果有的话，也几乎没有剩余的巨型恒星，而巨型恒星是长伽马射线暴的主要来源。然而，它们的核心充满了恒星和一系列超密集的恒星残骸，比如白矮星、中子星和黑洞。长期以来，天文学家一直怀疑，在超大质量黑洞周围动荡的蜂窝状活动中，两个恒星物体碰撞产生伽马射线暴只是时间问题。然而，这种合并的证据一直难以捉摸。

这一事件发生的第一个迹象是在2019年10月19日，当时美国宇航局的尼尔·格雷斯·斯威夫特天文台探测到一道明亮的伽马射线闪光，持续了一分钟多一点。任何持续时间超过两秒的GRB都被认为是“长”的。这种爆发通常来自至少是太阳质量10倍的恒星的超新星死亡，但并非总是如此。

然后，研究人员利用双子座南对GRB逐渐消退的余辉进行了长期观察，以了解更多关于其起源的信息。通过观测，天文学家将GRB定位在距离一个古老星系核心不到100光年的区域，这个区域离星系的超大质量黑洞非常近。研究人员也没有发现相应的超新星的证据，这将在双子座南研究的光线上留下印记。

Levan说:“我们的后续观察告诉我们，与其说是一颗大质量恒星的坍缩，不如说这次爆发最有可能是由两个致密物体的合并引起的。”“通过将它的位置精确定位在先前发现的古老星系的中心，我们第一次获得了恒星走向灭亡的新途径的诱人证据。”

在正常的星系环境中，中子星和黑洞等恒星残骸碰撞产生的长伽马射线暴被认为是非常罕见的。然而，古老星系的核心一点也不正常，可能有一百万颗甚至更多的恒星挤在一个几光年宽的区域里。如此极端的人口密度可能足够大，偶尔会发生恒星碰撞，特别是在超大质量黑洞的巨大引力影响下，这将扰乱恒星的运动，使它们向随机方向倾斜。最终，这些任性的恒星会相交并合并，引发一场巨大的爆炸，可以从遥远的宇宙距离观察到。

有可能这样的事件经常发生在宇宙中同样拥挤的区域，但直到现在才被注意到。一个可能的原因是星系中心充满了尘埃和气体，这可能会掩盖GRB最初的闪光和由此产生的余辉。这个特殊的GRB，被确定为GRB 191019A，可能是一个罕见的例外，使天文学家能够探测到爆发并研究其后果。

研究人员希望发现更多这样的事件。他们的希望是将GRB探测与相应的引力波探测相匹配，这将揭示更多关于GRB的真实性质，并确认它们的起源，即使是在最黑暗的环境中。维拉·c·鲁宾天文台将于2025年投入使用，在这方面的研究将是无价之宝。

莱万说:“研究像这样的伽马射线爆发是一个很好的例子，表明这个领域是如何通过许多设施共同努力取得进步的，从探测到GRB，到用双子座望远镜发现余辉和距离，再到通过观察电磁波谱对事件进行详细的解剖。”

“这些观测增加了双子座丰富的遗产，发展了我们对恒星演化的理解，”美国国家科学基金会国际双子座天文台的项目主任马丁·斯蒂尔说。“时间敏感的观测证明了双子座的灵活操作和对宇宙中遥远动态事件的敏感性。”